Impulsna kodna modulacija

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Impulsna kodna modulacija (engl. Pulse-code modulation - PCM) ili skraćeno PCM, je postupak pretvaranja kontinualnog oblika signala u digitalni oblik signala radi dalje obrade, prenosa ili čuvanja. Vrši se u digitalnim uređajima sa impulsno kodnom modulacijom i on predstavlja jedan od načina da se analogni (kontinualni) signal izrazi preko niza impulsa, odnosno brojeva (digita). Postupkom odmeravanja i kvantifikovanja kontinualnog oblika signala, dobija se konačan niz odmerenih i zaokruženih vrednosti.

Postupak PCM-a[uredi]

Odmeravanje i kvantifikovanje sinusnog oblika signala

Da bi se kontinualni signal mogao izraziti nizom brojeva (digita), odnosno pretvorio u niz impulsa koji predstavljaju jedinice i nule, potrebno je izvršiti tri osnovne operacije.

  • Odmeravanje (uzimanje uzoraka) sampling
  • Kvantovanje (kvantizacija, zaokruživanje) quanting
  • Kodiranje (prevođenje) coding

Odmeravanje[uredi]

Uzimanje uzoraka predstavlja proces diskretizacije kontinualnog signala po vremenu koji se vrši u definisanim trenucima pri čemu se dobija povorka impulsa čija anvelopa čini originalan signal. Vremenski interval između uzetih uzoraka mora biti konačan, i pri tome ne sme dolaziti do gubitaka informacija. Da bi se to obezbedilo potrebno je da spektar kontinualnog signala bude ograničen. Ako je gornja granična vrednost kontinualnog signala jednaka f, tada, na osnovu teoreme o uzimanju uzoraka, frekvencija uzimanja uzoraka mora biti veća ili jednaka od 2f, te je interval između dva uzastopna uzorka manji ili jednak od 1/2f. Iako se spektar telefonskog govornog signala nalazi u opsegu od 0.3 do 3.4 kHz, frekvencija uzimanja njegovih uzoraka je jednaka 8 kHz. To je iz razloga što filtri koji se koriste za ograničavanje spektre govornog signala nemaju dovonjno strmu karakteristiku. Vremenski interval između dva uzastopna uzorka govornog signala je 125 us.

Kvantizacija[uredi]

Radni opseg amplituda kontinualnog govornog signala, je podeljen na konačan broj intervala koji se nazivaju intervali kvantizacije. Svakom od njih odgovara jedna vrednost amplitude koja se naziva nivo kvantizacije. Pod radnim opsegom se podrazumeva dovoljni opseg vrednosti amplituda kontinualnog signala u kome uređaji predviđeni za njegovu obradu mogu da rade. Sve pomenute vrednosti izvan radnog opsega biće odsecane i smeštene u intervale kvantizacije koji se nalaze na granicama radnog opsega. Kvantizacija je proces pri kome se veličena uzorka klasifikuje u jedan od pomenutih intervala kvantizacije, a potom se zaokružuje na vrednost nivoa kvantizacije koja odgovara tom intervalu.

Kodiranje[uredi]

U praksi se postupak kompresije obavlja u koderima. ITU-Te je preporučui dva segmenta zakona kompresije:

  • A zakon i
  • „mi“ zakon.

Kodiranje je postupak generisanja kodnih reči koje izražavaju vrednosti zaokruženih uzoraka nakon kvantizacije. Oni se sastoje od digita, koji se, ukoliko uzimaju vrednosti iz binarnog skupa (vrednosti 0 i 1), nazivaju bitima. Procesom kodiranja se kompletira postupak impulsno kodne modulacije, a razlog zašto je on važan leži u činjenici da je daleko jednostavnije prenositi bite od impulsa koji mogu imati 2 na n različitih vrednosti. Kako je 2 na 8 = 256, to svaka kodna reč govornog signala sadrži po 8 bita.

Primena[uredi]

Područje primene PCM-a je u savremenoj digitalnoj telefoniji, haj faj video rekorderima, audio kompakt-diskovima i audio-zapisu kod personalnih kompjutera.

Istorijat[uredi]

Patentiranjem postupka impulsne kodne modulacije 3. oktobar 1938. godine, Alek Rivs nije bio svestan veličine svog otkrića da je postavio temelj savremenim telefonskim komunikacijama. Radovi na istom polju telekomunikacija sežu još u 1853. godinu kada je Američki pronalazač M. B. Farmer vršio eksperimente sa žičanim telegrafom, i prenosom više njih istovremeno kroz jedan telegrafski vod. Tokom Drugog svetskog rata izvođeni su eksperimenti u Belovim laboratorijama, gde je PCM našao prvu praktičnu primenu. Sistem za kriptovani prenos govora SIGSALI je nastao kao derivat tog istraživanja.

Reference[uredi]

  • Mr Radoslav K. Simić, dipl. inž., DIGITALNE TELEKOMUNIKACIONE MREŽE, Beograd: Akademska misao, 2008.

Spoljašnje veze[uredi]